《光的波粒二象性》參考課件1

第3節(jié)光的波粒二象性

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練第3節(jié)課前自主學(xué)案課標(biāo)定位1．知道康普頓效應(yīng)，理解康普頓效應(yīng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象．2．知道光具有波粒二象性，且光是概率波．課標(biāo)定位課前自主學(xué)案一、康普頓效應(yīng)、光的波粒二象性1．內(nèi)容：康普頓在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除原波長(zhǎng)外，還有波長(zhǎng)隨散射角的增大而_______的譜線．X射線經(jīng)物質(zhì)散射后波長(zhǎng)______的現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)．2．意義：康普頓效應(yīng)深入地揭示了光的________性的一面，表明光子除了具有能量之外還具有________因此光具有波粒二象性．3．光子的能量和動(dòng)量：ε＝____，p＝___

.增大變長(zhǎng)粒子動(dòng)量．hν有一位記者曾向英國(guó)物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者布拉格請(qǐng)教：光是波還是粒子？布拉格幽默地答道：“星期一、三、五它是一個(gè)波，星期二、四、六它是一個(gè)粒子，星期天物理學(xué)家休息”．你是如何理解布拉格的回答的？提示：光既不同于宏觀觀念的粒子，又不同于宏觀觀念的波，但光既具有粒子性，又具有波動(dòng)性，粒子性、波動(dòng)性是光本身的屬性．思考感悟二、光是一種概率波1．概率波在雙縫干涉圖樣中，條紋的明暗表示到達(dá)屏上光的強(qiáng)度不同，每個(gè)同頻率光子都帶有相同的一份能量，光的強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于光子的數(shù)目．明紋處到達(dá)的光子數(shù)多，暗紋處到達(dá)的光子數(shù)少．可見光子落在各點(diǎn)的概率是不一樣的，光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率小．即光子在空間出現(xiàn)的概率可以用波動(dòng)的規(guī)律去確定．所以說(shuō)光波是一種________波．概率2．實(shí)驗(yàn)探究圖4－3－1中甲是用很弱的光源做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的裝置．乙圖的曝光時(shí)間最短，顯示出光的_______，丙、丁圖中光子到達(dá)的區(qū)域正好是波通過(guò)雙縫后發(fā)生干涉時(shí)的_______區(qū)域，表明光具有_______粒子性明條紋波動(dòng)性．圖4－3－1如果使光源更微弱，使同一時(shí)刻只有一個(gè)光子飛向感光屏，不同曝光時(shí)間攝得的照片仍和乙、丙、丁相同，表明波動(dòng)性是光子本身的屬性．核心要點(diǎn)突破一、對(duì)光的波粒二象性的理解1．光的粒子性的含義粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏觀概念的粒子，但也具有動(dòng)量和能量．(1)當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)．(2)少量或個(gè)別光子易顯示出光的粒子性．(3)頻率高，波長(zhǎng)短的光，粒子性特征顯著．2．光的波動(dòng)性的含義光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，它不同于宏觀的波，它是一種概率波，即光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性大小(概率)可用波動(dòng)規(guī)律描述：(1)足夠能量的光(大量光子)在傳播時(shí)，表現(xiàn)出波的性質(zhì)．(2)頻率低，波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，波動(dòng)性特征顯著．3．光的波動(dòng)性、粒子性是統(tǒng)一的(1)光的粒子性并不否定光的波動(dòng)性，光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，波動(dòng)性、粒子性都是光的本身屬性，只是在不同條件下的表現(xiàn)不同．(2)只有從波粒二象性的角度，才能統(tǒng)一說(shuō)明光的各種行為．

特別提醒：光子說(shuō)并不否認(rèn)光的電磁說(shuō)，(1)按光子說(shuō)，光子的能量E＝hν，其中ν表示光的頻率，即表示了波的特征．(2)從光子說(shuō)或電磁說(shuō)推導(dǎo)光子動(dòng)量以及光速都得到一致的結(jié)論．即時(shí)應(yīng)用

(即時(shí)突破，小試牛刀)1．關(guān)于光的波粒二象性，不正確的說(shuō)法是(

)A．光的頻率越高，光子的能量越大，粒子性越顯著B．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，光子的能量越小，波動(dòng)性越顯著C．頻率高的光子不具有波動(dòng)性，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子不具有粒子性D．個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示粒子性，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示波動(dòng)性解析：選C.光具有波粒二象性，但在不同情況下表現(xiàn)不同，頻率越高，波長(zhǎng)越短，粒子性愈強(qiáng)，反之波動(dòng)性明顯，個(gè)別光子易顯示粒子性，大量光子顯示波動(dòng)性，故A、B、D正確．C錯(cuò)誤．二、對(duì)概率波的理解1．單個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的偶然性我們可以知道粒子落在某點(diǎn)的概率，但不能預(yù)言粒子落在什么位置，即粒子到達(dá)什么位置是隨機(jī)的，是預(yù)先不確定的．2．大量粒子運(yùn)動(dòng)的必然性由波動(dòng)規(guī)律，我們可以準(zhǔn)確地知道，大量粒子運(yùn)動(dòng)時(shí)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此我們可以對(duì)宏觀現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)言．3．概率波體現(xiàn)了波粒二象性的和諧統(tǒng)一概率波的主體是光子、實(shí)物粒子，體現(xiàn)了粒子性的一面；同時(shí)粒子在某一位置出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配，體現(xiàn)了波動(dòng)性的一面，所以說(shuō)，概率波將波動(dòng)性和粒子性統(tǒng)一在一起．

特別提醒：(1)德布羅意波是一種概率波，是指在一般情況下，無(wú)法準(zhǔn)確描述粒子的位置，無(wú)法用軌跡描述粒子的運(yùn)動(dòng)，粒子在空間某點(diǎn)出現(xiàn)的概率受波動(dòng)規(guī)律支配．(2)德布羅意波不同于宏觀的機(jī)械波，更不能理解為粒子做曲線運(yùn)動(dòng)．即時(shí)應(yīng)用

(即時(shí)突破，小試牛刀)2．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏上放上照相底片并設(shè)法減弱光子流的強(qiáng)度，盡可能使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫，在曝光時(shí)間不長(zhǎng)和曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)的兩種情況下，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果是(

)①若曝光時(shí)間不長(zhǎng)，則底片上出現(xiàn)一些無(wú)規(guī)則的點(diǎn)②若曝光時(shí)間足夠長(zhǎng)，則底片上出現(xiàn)干涉條紋③這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了光具有波動(dòng)性④這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果否定了光具有粒子性A．①②③對(duì)B．①②④對(duì)C．①③④對(duì)

D．②③④對(duì)答案：A課堂互動(dòng)講練類型一對(duì)光的波粒二象性的理解

對(duì)于光的行為，下列說(shuō)法正確的是(

)A．個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性B．光的波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，不是光子之間的相互作用引起的C．光表現(xiàn)出波動(dòng)性時(shí)，就不具有粒子性了，光表現(xiàn)出粒子性時(shí)，就不具有波動(dòng)性了D．光的波粒二象性應(yīng)理解為：在某種場(chǎng)合下光的波動(dòng)性表現(xiàn)明顯，在另外某種場(chǎng)合下，光的粒子性表現(xiàn)明顯例1【精講精析】個(gè)別光子的行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的行為表現(xiàn)為波動(dòng)性，A選項(xiàng)正確；光與物質(zhì)作用，表現(xiàn)為粒子性，光的傳播表現(xiàn)出波動(dòng)性，光的波動(dòng)性與粒子性都是光的本質(zhì)屬性，因?yàn)椴▌?dòng)性表現(xiàn)為粒子的分布概率，光的粒子性表現(xiàn)明顯時(shí)仍具有波動(dòng)性，因?yàn)榇罅苛Ｗ拥膫€(gè)別行為呈現(xiàn)出波動(dòng)規(guī)律，B、D選項(xiàng)正確．【答案】

ABD【方法總結(jié)】

光的波粒二象性是指光具有波動(dòng)性，又具有粒子性，有時(shí)波動(dòng)性更明顯，有時(shí)粒子性則更明顯，但是，波動(dòng)性和粒子性是不可分割的，是從不同角度所觀察到的不同性質(zhì)．變式訓(xùn)練1下列說(shuō)法正確的是(

)A．有的光是波，有的光是粒子B．光子與電子是同樣的一種粒子C．光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，其波動(dòng)性越顯著；波長(zhǎng)越短，其粒子性越顯著D．γ射線具有顯著的粒子性，不具有波動(dòng)性解析：選C.光同時(shí)具有波動(dòng)性和粒子性，只是在有的情況下波動(dòng)性更顯著，有的情況下粒子性更顯著．波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性就更顯著，粒子性就越不明顯，波長(zhǎng)越短，粒子性就更顯著，波動(dòng)性就越不明顯，只有C選項(xiàng)正確．類型二對(duì)概率波的理解

在驗(yàn)證光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是(

)A．使光子一個(gè)一個(gè)地通過(guò)狹縫，如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，底片上將會(huì)顯示衍射圖樣B．單個(gè)光子通過(guò)狹縫后，底片上會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣C．光子通過(guò)狹縫的運(yùn)動(dòng)路線是直線D．光的波動(dòng)性是大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律例2【精講精析】個(gè)別或少數(shù)光子表現(xiàn)出光的粒子性，大量光子表現(xiàn)出光的波動(dòng)性．如果時(shí)間足夠長(zhǎng)，通過(guò)狹縫的光子數(shù)也就足夠多，粒子的分布遵從波動(dòng)規(guī)律，底片上將會(huì)顯示出衍射圖樣，A、D選項(xiàng)正確．單個(gè)光子通過(guò)狹縫后，路徑是隨機(jī)的，底片上也不會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣，B、C選項(xiàng)錯(cuò)．【答案】

AD變式訓(xùn)練2在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占從單縫射入的整個(gè)光強(qiáng)的95%以上．假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過(guò)單縫，那么該光子(